JPH11112075A - Semiconductor laser device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor laser device and its manufacture

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Publication number
JPH11112075A
JPH11112075A JP26533797A JP26533797A JPH11112075A JP H11112075 A JPH11112075 A JP H11112075A JP 26533797 A JP26533797 A JP 26533797A JP 26533797 A JP26533797 A JP 26533797A JP H11112075 A JPH11112075 A JP H11112075A
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JP
Japan
Prior art keywords
layer
impurity
main surface
semiconductor laser
light
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP26533797A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoko Okada
直子 岡田
Chikashi Anayama
親志 穴山
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH11112075A publication Critical patent/JPH11112075A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To separately make light absorbing layers naturally, by including a light absorbing face consisting of a main face region and an inclined region which has a different azimuth from the main face and also has a different impurity percentage from the main face, being interposed in an n-side clad layer split in plural layers. SOLUTION: A groove which has an incline where face azimuth is about (411) A is obtained by etching a resist mask in the shape of a line-and-space after formation, and etching a substrate 1 where face azimuth is 6 deg. off from the face (100) to the face (111) A. A part of a clad layer 2 on n side, a light absorbing layer 8 large in the quantity of light absorption, a light absorbing layer 9 small in the quantity of light absorption, a part of the clad layer 2 on n side, an active layer 3, a part of a clad layer 4 on p side, a current narrowing layer 5, and a part of the clad layer 4 on p side are stacked in order. The light absorbing layers 8 and 9 are interposed in the middle of the clad layer 2 on n side. They can be separately made naturally by doping them with Si and Se, which are n-type impurities, at the same time.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、0.6〔μm〕帯
の発振波長をもつAlGaInP(As)系混晶を材料
とする半導体レーザ装置及びその製造方法に関する。
The present invention relates to a semiconductor laser device made of an AlGaInP (As) -based mixed crystal having an oscillation wavelength in the 0.6 [μm] band and a method of manufacturing the same.

【0002】0.6〔μm〕帯の半導体レーザは、波長
が短い為、スポット・サイズを小さく絞り込むことがで
きるので、これを光源として光磁気ディスクやDVD
(digital video disk)の高密度且
つ大容量の記憶装置が実現されている。
[0002] A 0.6 [μm] band semiconductor laser has a short wavelength and can be narrowed down to a small spot size.
(Digital Video Disk) high-density and large-capacity storage devices have been realized.

【0003】0.6〔μm〕帯の半導体レーザが高温で
高出力を維持できるようにする為に解決しなければなら
ない問題の一つに横モードの制御があり、一般に横モー
ドが制御されていない場合、温度や出力が変化すると横
モードが変化し、レーザ・スポットが移動するので、例
えば前記記憶装置に於いては、書き込みのエラーが多発
することになり、正常な動作をさせることは不可能とな
る。
One of the problems that must be solved in order for a 0.6 [μm] band semiconductor laser to be able to maintain high output at high temperatures is the control of the transverse mode. Generally, the transverse mode is controlled. Otherwise, when the temperature or output changes, the transverse mode changes and the laser spot moves, so that, for example, in the above-mentioned storage device, writing errors frequently occur, and normal operation cannot be performed. It becomes possible.

【0004】本発明では、0.6〔μm〕帯の半導体レ
ーザに於ける横モードを安定に制御する為の一手段を開
示する。
The present invention discloses a means for stably controlling a transverse mode in a semiconductor laser of 0.6 [μm] band.

【0005】[0005]

【従来の技術】一般に、半導体レーザに於ける横モード
の閉じ込めを向上し、横モードの安定に制御するには、
屈折率差に依る閉じ込め及び光の吸収に依る閉じ込めの
二つの手段が知られている。
2. Description of the Related Art Generally, in order to improve the confinement of a transverse mode in a semiconductor laser and control the transverse mode stably,
Two means are known: confinement by refractive index difference and confinement by light absorption.

【0006】図5は屈折率の分布及び吸収係数の分布に
起因する光の閉じ込めについて説明する為の線図であ
る。
FIG. 5 is a diagram for explaining light confinement caused by the distribution of the refractive index and the distribution of the absorption coefficient.

【0007】図に於いて、(A)は低次モードで発振し
ているレーザの近接場(nearfield patt
ern)のプロファイル、(B)は低次モードで発振し
ているレーザの近接場のプロファイル、(C)は屈折率
の分布、(D)は吸収係数の分布をそれぞれ示してい
る。
In the figure, (A) shows a near-field (nearfield) pattern of a laser oscillating in a low-order mode.
(B) shows a near-field profile of a laser oscillating in a low-order mode, (C) shows a refractive index distribution, and (D) shows an absorption coefficient distribution.

【0008】(C)に見られるような屈折率の分布があ
る場合、光は屈折率が高いところに閉じ込められる為、
(B)に見られる高次モードよりも(A)に見られる低
次モードで発振し易くなって横モードは安定する。
In the case where there is a distribution of the refractive index as shown in (C), light is confined in a place where the refractive index is high.
Oscillation is more likely to occur in the lower-order mode shown in (A) than in the higher-order mode shown in (B), and the transverse mode is stabilized.

【0009】(D)に見られるような吸収係数の分布が
ある場合、光は吸収が低いところに閉じ込められる為、
(B)に見られる高次モードよりも(A)に見られる低
次モードで発振し易くなって横モードは安定する。
In the case where there is a distribution of the absorption coefficient as shown in (D), light is confined in a place where absorption is low.
Oscillation is more likely to occur in the lower-order mode shown in (A) than in the higher-order mode shown in (B), and the transverse mode is stabilized.

【0010】図6は0.6〔μm〕帯に発振波長をもつ
代表的な埋め込みリッジ型半導体レーザを表す要部切断
正面図である。
FIG. 6 is a fragmentary front view showing a typical buried ridge type semiconductor laser having an oscillation wavelength in the 0.6 [μm] band.

【0011】図に於いて、1は基板、2はn側クラッド
層、3は活性層、4はp側クラッド層、6はp側電極、
7はn側電極、14は電流狭窄層、15はスパイク防止
層、16はコンタクト層をそれぞれ示している。
In the figure, 1 is a substrate, 2 is an n-side cladding layer, 3 is an active layer, 4 is a p-side cladding layer, 6 is a p-side electrode,
7, an n-side electrode; 14, a current confinement layer; 15, a spike prevention layer; and 16, a contact layer.

【0012】この半導体レーザでは、MOVPE(me
talorganic vaporphase epi
taxy)法に依る結晶成長を3回に亙って実施し、発
光部の両脇にGaAsからなる電流狭窄層14を埋め込
み、光がGaAsに吸収されることを利用して高次モー
ドを制御し、利得導波に依る横モードの制御を行なって
いる。
In this semiconductor laser, MOVPE (me
talorganic vapor phase epi
The crystal growth by the taxy method is performed three times, and the current confinement layers 14 made of GaAs are buried on both sides of the light emitting portion, and the higher mode is controlled by utilizing the fact that light is absorbed by GaAs. Then, the lateral mode is controlled by the gain waveguide.

【0013】然しながら、前記半導体レーザを製造する
に際して、MOVPE法に依る結晶成長を3回も実施し
なければならないことが製造歩留りを低下させ、また、
価格の引き下げを妨げている。
However, in manufacturing the semiconductor laser, it is necessary to perform crystal growth three times by the MOVPE method, thereby lowering the manufacturing yield.
Prevents price reductions.

【0014】図7並びに図8は本出願人に於けるグルー
プが開発した斜面発光型半導体レーザを表す要部切断正
面図である(要すれば、特開平6−45708号公報、
を参照)。
FIG. 7 and FIG. 8 are cutaway front views of a main part showing a slope emitting semiconductor laser developed by the group of the present applicant (Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-45708, if necessary).
See).

【0015】図に於いて、図6に於いて用いた記号と同
記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとし、
5は電流狭窄層、17はSeをドーピングしたn側クラ
ッド層を示している。尚、図8に見られる矢印は、電子
電流のパスを示している。
In the drawing, the same symbols as those used in FIG. 6 represent the same parts or have the same meanings.
Reference numeral 5 denotes a current confinement layer, and 17 denotes an n-side clad layer doped with Se. The arrows shown in FIG. 8 indicate the paths of the electron current.

【0016】この半導体レーザでは、MOVPE法に依
る結晶成長を1回で作製することができる為、製造歩留
りは高く、従って、低価格にすることができ、また、電
流の狭窄構造は、MOVPE法に於ける不純物ドーピン
グの面方位依存性を利用して作製するので、発光部に効
率良く電流を注入できる構造になっている。
In this semiconductor laser, since the crystal growth by the MOVPE method can be performed in one step, the production yield is high and the price can be reduced, and the current confinement structure can be reduced by the MOVPE method. In this structure, the current is efficiently injected into the light emitting portion because the light emitting portion is manufactured by utilizing the plane orientation dependency of the impurity doping.

【0017】また、この半導体レーザでは、主として屈
折率導波に依る横モードの閉じ込めを行なっていて、具
体的には、活性層を屈曲させることで生成された斜面発
光部の横方向に屈折率が低い結晶が位置する構造を作
り、横方向の光閉じ込めを可能にしている。
Further, in this semiconductor laser, the transverse mode is mainly confined by the refractive index waveguide, and more specifically, the refractive index in the lateral direction of the sloped light emitting portion generated by bending the active layer. A structure in which low-crystals are located makes it possible to confine light in the lateral direction.

【0018】このような斜面発光型半導体レーザが備え
る実屈折率導波に依る横モード閉じ込め効果に利得導波
に依る横モード閉じ込め効果を付加することができれ
ば、従来の半導体レーザに比較して更に高温及び高出力
の下で横モード制御を安定に実現することができる。
If the lateral mode confinement effect due to the gain waveguide can be added to the lateral mode confinement effect due to the actual refractive index waveguide provided in such a slope emission type semiconductor laser, it can be further compared with the conventional semiconductor laser. Transverse mode control can be stably realized under high temperature and high output.

【0019】然しながら、前記説明した0.6〔μm〕
帯に発振波長をもつ代表的な埋め込みリッジ型半導体レ
ーザでは、GaAsからなる電流狭窄層を埋め込む為、
MOVPE法を3回に亙って実施するので、それと同じ
手段を採ったのでは、斜面発光型半導体レーザの利点で
あるMOVPE法の1回成長に依る高製造歩留り及び低
価格の利点は失われてしまう。
However, the above described 0.6 [μm]
In a typical buried ridge type semiconductor laser having an oscillation wavelength in a band, a current confinement layer made of GaAs is buried.
Since the MOVPE method is carried out three times, if the same means is employed, the advantages of the high-yield yield and low cost due to the single growth of the MOVPE method, which are the advantages of the slope emission type semiconductor laser, are lost. Would.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、MOVPE
法に依る1回成長の利点、即ち、高製造歩留り及び低価
格の利点を維持したまま、屈折率導波に依る横モード閉
じ込め効果に利得導波に依る横モード閉じ込め効果を付
加できるようにし、更に安定な横モード制御を実現させ
ようとする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a MOVPE
Method, that is, the lateral mode confinement effect due to the gain guiding can be added to the lateral mode confinement effect due to the index guiding while maintaining the advantages of the single growth by the method, that is, the advantages of high manufacturing yield and low cost. An attempt is made to realize more stable transverse mode control.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明では、不純物取り
込まれ率が半導体表面の面方位に依存することを利用
し、活性層に於ける発光部近傍と発光部両脇近傍とで光
の吸収程度に差をつけることができる構造を実現する。
The present invention utilizes the fact that the rate of incorporation of impurities depends on the plane orientation of the semiconductor surface, and absorbs light in the vicinity of the light emitting portion and near both sides of the light emitting portion in the active layer. A structure that can vary in degree is realized.

【0022】一般に、GaAs基板上に成長したAlG
aInP(As)系混晶では、MOVPE法で結晶成長
している間の結晶最表面に於ける面方位に依って不純物
の取り込まれ率が異なることが知られている(要すれ
ば、「M.Kondo etal.,Journal
of Applied Physics 76(199
4)914」、を参照)。
In general, AlG grown on a GaAs substrate
It is known that in an aInP (As) -based mixed crystal, the incorporation rate of impurities differs depending on the plane orientation at the outermost surface of the crystal during crystal growth by the MOVPE method. , Kondo et al., Journal.
of Applied Physics 76 (199
4) 914 ").

【0023】この技術を利用すれば、半導体表面に異な
る面方位が現れている状態で結晶成長を行なった場合、
面方位に応じて異なる不純物濃度をもつ半導体層を同時
に成長させることができる。
By utilizing this technique, when a crystal is grown in a state where different plane orientations appear on the semiconductor surface,
Semiconductor layers having different impurity concentrations according to the plane orientation can be grown simultaneously.

【0024】また、半導体に於ける光の吸収はキャリヤ
濃度或いは深い準位密度に依存し、キャリヤ濃度が高い
ほど、或いは、深い準位密度が高いほど光の吸収も大き
くなる傾向がある。
The absorption of light in the semiconductor depends on the carrier concentration or the deep level density. The higher the carrier concentration or the higher the deep level density, the larger the light absorption tends to be.

【0025】図9は半導体に於ける光吸収係数がキャリ
ヤ密度及び深い準位密度に依存することを説明する為の
線図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining that the light absorption coefficient of a semiconductor depends on the carrier density and the deep level density.

【0026】図に於いて、(A)はキャリヤ密度(横
軸)に対する光吸収係数(縦軸)を、また、(B)は深
い準位密度(横軸)に対する光吸収係数(縦軸)をそれ
ぞれ示している。
In the figure, (A) shows the light absorption coefficient (vertical axis) for the carrier density (horizontal axis), and (B) shows the light absorption coefficient (vertical axis) for the deep level density (horizontal axis). Are respectively shown.

【0027】キャリヤ濃度は、浅い準位の起源となる不
純物の結晶中の濃度に依って調節することができるか
ら、異なる面方位が存在する半導体結晶では面方位に応
じて光の吸収を調節することができる。
Since the carrier concentration can be adjusted depending on the concentration of the impurity which causes the shallow level in the crystal, the absorption of light is adjusted according to the plane orientation in a semiconductor crystal having different plane orientations. be able to.

【0028】深い準位密度は、前記した浅い準位と同
様、起源となる不純物(例えばO)の結晶中の濃度に依
って調節することができるから、異なる面方位が存在す
る半導体結晶では面方位に応じて光の吸収を調節するこ
とができる。
Like the above-mentioned shallow level, the deep level density can be adjusted depending on the concentration of the source impurity (eg, O) in the crystal. Light absorption can be adjusted according to the direction.

【0029】前記した事実からすれば、活性層近傍に於
いて、発光部の近くで不純物濃度が低く、且つ、発光部
の両脇で不純物濃度が高くなる層を同時成長させること
で、発光部及びその両脇間で光の吸収に差をつけること
ができ、また、光の吸収量は段差形状基板(図7を参
照)の表面に於ける各面方位、光吸収層にドーピングす
る不純物の種類と流量の組み合わせ、光吸収層のエネル
ギ・バンド・ギャップや層厚で調節することが可能であ
る。
According to the above-mentioned fact, in the vicinity of the active layer, a layer having a low impurity concentration near the light emitting portion and a layer having a high impurity concentration on both sides of the light emitting portion are simultaneously grown, whereby the light emitting portion is formed. In addition, the light absorption can be made different between the two sides, and the amount of light absorption depends on the respective plane orientations on the surface of the step-shaped substrate (see FIG. 7) and the amount of impurities doped into the light absorption layer. It can be adjusted by the combination of the type and the flow rate, the energy band gap and the layer thickness of the light absorbing layer.

【0030】ところで、図7並びに図8について説明し
た従来の斜面発光型半導体レーザに於いては、n側クラ
ッド層にドーピングするn型不純物としてSeを用いて
いる為、活性層の発光部近傍に於けるn側クラッド層に
比較して発光部両脇に於けるn側クラッド層のSe濃度
は高くなっているので、発光部近傍と発光部両脇とでは
光の吸収に差がついている筈である。
In the conventional slope emitting semiconductor laser described with reference to FIGS. 7 and 8, Se is used as an n-type impurity for doping the n-side cladding layer. Since the Se concentration of the n-side cladding layer on both sides of the light-emitting portion is higher than that of the n-side cladding layer in the n-side cladding layer, there should be a difference in light absorption between the vicinity of the light-emitting portion and both sides of the light-emitting portion. It is.

【0031】然しながら、その場合、n側クラッド層に
ドーピングされた不純物はSeのみであるから、活性層
の発光部両脇ではSeのドーピング量は多いが、発光部
近傍ではSeのドーピング量は少なくなってしまうの
で、キャリヤを注入するのに問題がある。
However, in this case, since the only impurity doped in the n-side cladding layer is Se, the doping amount of Se is large on both sides of the light emitting portion of the active layer, but is small near the light emitting portion. There is a problem in injecting the carrier.

【0032】[0032]

【課題を解決するための手段】本発明では、半導体表面
に於ける面方位に依存することなく均一にドーピングさ
れて半導体の導電性に寄与する不純物及び半導体表面に
於ける面方位に依存して結晶への取り込まれ率が異なる
不純物を同時にドーピングし、活性層の発光部近傍と発
光部両脇とで光の吸収に差をつけて横モードを安定化す
ると共に活性層の発光部にキャリヤを注入し易くするこ
とが基本になっている。
According to the present invention, an impurity which is uniformly doped without depending on the plane orientation at the semiconductor surface and contributes to the conductivity of the semiconductor, and depends on the plane orientation at the semiconductor surface. Simultaneous doping with impurities with different incorporation rates into the crystal, stabilizing the transverse mode by making a difference in light absorption near the light emitting part of the active layer and on both sides of the light emitting part, and adding carriers to the light emitting part of the active layer The basis is to make it easier to inject.

【0033】前記したところから、本発明に依る半導体
レーザ装置及びその製造方法に於いては、 (1)層数が複数に分割されたn側クラッド層(例えば
n側クラッド層2)内に介在して主面領域並びに主面と
異なる面方位をもつと共に主面と異なる不純物取り込み
率をもつ斜面領域からなる光吸収層(例えば光吸収層8
及び9)を含んでなることを特徴とするか、又は、
As described above, in the semiconductor laser device and the method of manufacturing the same according to the present invention, (1) an n-side cladding layer (for example, n-side cladding layer 2) having a plurality of divided layers. The light absorbing layer (for example, the light absorbing layer 8) includes a main surface region and a slope region having a different plane orientation from the main surface and a different impurity uptake rate from the main surface.
And 9), or

【0034】(2)前記(1)に於いて、活性層(例え
ば活性層3)及びクラッド層(例えばクラッド層2及び
4)がAlGaInAsP系材料で構成されてなること
を特徴とするか、又は、
(2) In the above (1), the active layer (for example, the active layer 3) and the cladding layers (for example, the cladding layers 2 and 4) are made of an AlGaInAsP-based material, or ,

【0035】(3)前記(1)或いは(2)に於いて、
光吸収層に複数種類のn型不純物がドーピングされ且つ
n型不純物のうちの少なくとも一種類は取り込まれ率が
半導体の面方位に依存することなく均一にドーピングさ
れる不純物であると共に他の不純物は取り込まれ率が半
導体の面方位に依存して不均一にドーピングされる不純
物であることを特徴とするか、又は、
(3) In the above (1) or (2),
The light absorbing layer is doped with a plurality of types of n-type impurities, and at least one of the n-type impurities is an impurity which is incorporated and is uniformly doped without depending on the plane orientation of the semiconductor, and the other impurities are The incorporation rate is characterized by being an impurity doped unevenly depending on the plane orientation of the semiconductor, or

【0036】(4)前記(2)に於いて、光吸収層にn
型不純物としてSiが又深い準位の起源となるOが共に
ドーピングされてなることを特徴とするか、又は、
(4) In the above (2), n is added to the light absorbing layer.
Si is also doped as a type impurity with O which is a source of a deep level, or

【0037】(5)前記(3)に於いて、均一にドーピ
ングされる不純物がSiであり且つ不均一にドーピング
される不純物がSeであることを特徴とするか、又は、
(5) In the above (3), the impurity to be uniformly doped is Si, and the impurity to be non-uniformly doped is Se.

【0038】(6)前記(3)に於いて、均一にドーピ
ングされる不純物がSiであり且つ不均一にドーピング
される不純物がSであることを特徴とするか、又は、
(6) In the above (3), the uniformly doped impurity is Si and the unevenly doped impurity is S, or

【0039】(7)前記(3)に於いて、均一にドーピ
ングされる不純物がSiであり且つ不均一にドーピング
される不純物がTeであることを特徴とするか、又は、
(7) In the above (3), the uniformly doped impurity is Si and the unevenly doped impurity is Te, or

【0040】(8)層数が複数に分割されたp側クラッ
ド層(例えばp側クラッド層4)内に介在して主面領域
並びに主面と異なる面方位をもつと共に主面と異なる不
純物取り込み率をもつ斜面領域からなる電流狭窄を兼ね
る光吸収層(例えば電流をブロックする電流狭窄を兼ね
た半絶縁性光吸収層12及び光吸収層13)を含んでな
ることを特徴とするか、又は、
(8) The main surface region and the plane orientation different from the main surface and the impurity incorporation different from the main surface are interposed in the p-side cladding layer (for example, the p-side cladding layer 4) having a plurality of divided layers. Or a light absorbing layer also serving as a current constriction (for example, a semi-insulating light absorbing layer 12 and a light absorbing layer 13 also serving as a current constriction for blocking a current) formed of a sloped region having a refractive index. ,

【0041】(9)前記(8)に於いて、活性層及びク
ラッド層がAlGaInAsP系材料で構成されてなる
ことを特徴とするか、又は、
(9) In the above (8), the active layer and the cladding layer are made of an AlGaInAsP-based material, or

【0042】(10)前記(9)に於いて、光吸収層に
p型不純物としてZnが又深い準位の起源となるOが共
にドーピングされてなることを特徴とするか、又は、
(10) In the above (9), the light absorption layer is doped with Zn as a p-type impurity and O which is a source of a deep level together, or

【0043】(11)半導体基板(例えば基板1)に主
面(例えば(100)から(111)A方向に6°オフ
した面)と異なる面方位(例えば(411)A)をもつ
斜面を表出させる為の溝を形成する工程と、該主面及び
斜面をもつ半導体基板上にn側クラッド層(例えばn側
クラッド層2)の一部を積層形成してから主面領域並び
に主面と異なる面方位をもつと共に主面と異なる不純物
取り込み率をもつ斜面領域からなる光吸収層(例えば光
吸収層8及び9)を形成して引き続き残りのn側クラッ
ド層(n側クラッド層2)及び必要な半導体層(例えば
活性層3、p側クラッド層4、電流狭窄層5など)を積
層形成する工程とが含まれてなることを特徴とするか、
又は、
(11) The semiconductor substrate (for example, the substrate 1) is provided with a slope having a plane orientation (for example, (411) A) different from the main surface (for example, a surface turned off by 6 ° from (100) to (111) A). A step of forming a groove for projection, and forming a part of an n-side cladding layer (for example, n-side cladding layer 2) on a semiconductor substrate having the main surface and the slope, and then forming a main surface region and a main surface. Forming a light absorbing layer (for example, light absorbing layers 8 and 9) composed of inclined regions having different plane orientations and different impurity incorporation rates from the main surface, followed by the remaining n-side cladding layer (n-side cladding layer 2) and Laminating necessary semiconductor layers (for example, the active layer 3, the p-side cladding layer 4, and the current confinement layer 5).
Or

【0044】(12)半導体基板に主面と異なる面方位
をもつ斜面を表出させる為の溝を形成する工程と、該主
面及び斜面をもつ半導体基板上にp側クラッド層(例え
ばp側クラッド層4)の一部を積層形成してから主面領
域並びに主面と異なる面方位をもつと共に主面と異なる
不純物取り込み率をもつ斜面領域からなる電流狭窄を兼
ねる光吸収層(例えば光吸収層12及び13)を形成し
て引き続き残りのp側クラッド層(p側クラッド層4)
及び必要な半導体層を積層形成する工程とが含まれてな
ることを特徴とする。
(12) A step of forming a groove for exposing a slope having a plane orientation different from the main surface on the semiconductor substrate, and forming a p-side cladding layer (for example, p-side) on the semiconductor substrate having the main surface and the slope. After a part of the cladding layer 4) is formed by lamination, a light absorption layer (for example, light absorption layer) which also serves as a current confinement composed of a main surface region and a slope region having a different plane orientation from the main surface and having a different impurity uptake rate from the main surface. After forming layers 12 and 13), the remaining p-side cladding layer (p-side cladding layer 4)
And a step of laminating and forming necessary semiconductor layers.

【0045】前記手段を採ることに依り、活性層の発光
部近傍に比較して発光部両脇に於ける光の吸収が大きく
なる構造をMOVPE法の1回成長で歩留り良く安定に
作製することができ、屈折率導波に依る横モード閉じ込
め効果に利得導波に依る横モード閉じ込め効果を付加す
ることが可能であるから、横モードの制御性は大きく向
上し、半導体レーザの高温高出力化に有効であって、し
かも、活性層の発光部に対するキャリヤの注入が妨げら
れることは皆無である。
By adopting the above means, a structure in which light absorption at both sides of the light emitting portion is larger than that near the light emitting portion of the active layer can be stably formed with a high yield by MOVPE once. It is possible to add the transverse mode confinement effect due to the gain guide to the transverse mode confinement effect due to the refractive index guide, so that the controllability of the transverse mode is greatly improved, and the semiconductor laser has a high temperature and high output. In addition, the injection of carriers into the light emitting portion of the active layer is not hindered.

【0046】[0046]

【発明の実施の形態】図1は本発明に於ける実施の形態
1を説明する為の斜面発光型半導体レーザを表す要部切
断正面図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a cutaway front view of an essential part of a slope emitting semiconductor laser for explaining a first embodiment of the present invention.

【0047】図に於いて、1は基板、2はn側クラッド
層、3は活性層、4はp側クラッド層、5は電流狭窄
層、6はp側電極、7はn側電極、8は光吸収量が大で
ある光吸収層、9は光吸収量が小である光吸収層をそれ
ぞれ示している。
In the figure, 1 is a substrate, 2 is an n-side cladding layer, 3 is an active layer, 4 is a p-side cladding layer, 5 is a current confinement layer, 6 is a p-side electrode, 7 is an n-side electrode, 8 Denotes a light absorption layer having a large light absorption amount, and 9 denotes a light absorption layer having a small light absorption amount.

【0048】図から明らかなように、光吸収層8及び9
は、n側クラッド層2内に介在させた構成になってい
る。
As is clear from the figure, the light absorbing layers 8 and 9
Has a configuration interposed in the n-side cladding layer 2.

【0049】前記半導体レーザに於ける各部分に関する
主要なデータを例示すると次の通りである。
The main data of each part in the semiconductor laser is exemplified as follows.

【0050】(1) 基板1について 材料:n型GaAs(面方位:(100)から(11
1)A方向に6°オフ) 不純物:Si 不純物濃度:2×1018〔cm-3〕 厚さ:〜100〔μm〕
(1) Substrate 1 Material: n-type GaAs (plane orientation: (100) to (11)
1) 6 ° off in direction A) Impurity: Si Impurity concentration: 2 × 10 18 [cm −3 ] Thickness: 100100 [μm]

【0051】(2) n側クラッド層2について 材料:n−(Al0.7 Ga0.3 0.5 In0.5 P 不純物:Si 不純物濃度:1×1018〔cm-3〕 厚さ:合計で2〔μm〕(2) Regarding the n-side cladding layer 2 Material: n- (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P Impurity: Si Impurity concentration: 1 × 10 18 [cm -3 ] Thickness: 2 μm in total

【0052】(3) 活性層3について 材料:i−Ga0.5 In0.5 P 厚さ:0.08〔μm〕(3) Active Layer 3 Material: i-Ga 0.5 In 0.5 P Thickness: 0.08 [μm]

【0053】(4) p側クラッド層4 材料:p−(Al0.7 Ga0.3 0.5 In0.5 P 不純物:Zn 不純物濃度:1×1018〔cm-3〕 厚さ:合計で2〔μm〕(4) P-side cladding layer 4 Material: p- (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P Impurity: Zn Impurity concentration: 1 × 10 18 [cm −3 ] Thickness: 2 μm in total

【0054】(5) 電流狭窄層5について 材料 (100)面(主面):n−(Al0.7 Ga0.3 0.5
In0.5 P (411)A面(斜面):p−(Al0.7 Ga0.3
0.5 In0.5 P 不純物:ZnとSeを交互ドーピング 不純物濃度 (100)面(主面):6×1017〔cm-3〕 (411)A面(斜面):1×1018〔cm-3〕 厚さ:0.3〔μm〕
(5) Current Narrowing Layer 5 Material (100) plane (main surface): n- (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5
In 0.5 P (411) A-plane (slope): p- (Al 0.7 Ga 0.3 )
0.5 In 0.5 P Impurity: Alternating doping of Zn and Se Impurity concentration (100) plane (main plane): 6 × 10 17 [cm −3 ] (411) A plane (slope): 1 × 10 18 [cm −3 ] Thickness: 0.3 [μm]

【0055】(6) p側電極6について 材料:AuZn/Ti/Pt/Au(6) P-side electrode 6 Material: AuZn / Ti / Pt / Au

【0056】(7) n側電極7について 材料:AuGe/Ti/Pt/Au(7) About n-side electrode 7 Material: AuGe / Ti / Pt / Au

【0057】(8) (100)面上に在って光吸収量
が大である光吸収層8について 材料:n−(Al0.7 Ga0.3 0.5 In0.5 P 不純物:Si及びSe同時ドーピング 不純物濃度:5×1018〔cm-3〕 厚さ:0.2〔μm〕
(8) Regarding the light absorption layer 8 on the (100) plane and having a large light absorption amount Material: n- (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P Impurity: Simultaneous doping of Si and Se Impurity concentration : 5 × 10 18 [cm -3 ] Thickness: 0.2 [μm]

【0058】(9) (411)A面上に在って光吸収
量が小である光吸収層9について 材料:n−(Al0.7 Ga0.3 0.5 In0.5 P 不純物:Si及びSe同時ドーピング 不純物濃度:2×1018〔cm-3〕 厚さ:0.2〔μm〕
(9) (411) Light Absorbing Layer 9 with Small Light Absorption Amount on A Surface Material: n- (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P Impurity: Simultaneous doping of Si and Se Concentration: 2 × 10 18 [cm -3 ] Thickness: 0.2 [μm]

【0059】次に、実施の形態1の半導体レーザを製造
する工程について説明する。 (1)リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセスを
適用することに依って、ライン・アンド・スペース状の
レジスト・マスクを形成してから、HF系溶液をエッチ
ャントとするウエット・エッチング法を適用することに
依って、面方位が(100)面から(111)A面方向
に6°オフした基板1をエッチングすると面方位が約
(411)Aである斜面をもった溝が得られる。
Next, steps for manufacturing the semiconductor laser of the first embodiment will be described. (1) A line-and-space resist mask is formed by applying a resist process in a lithography technique, and then a wet etching method using an HF-based solution as an etchant is applied. When the substrate 1 whose plane orientation is off by 6 ° from the (100) plane to the (111) A plane direction is etched, a groove having a slope with a plane orientation of about (411) A is obtained.

【0060】(2)MOVPE法を適用することに依
り、基板1上にn側クラッド層2の一部、光吸収量が大
である光吸収層8及び光吸収量が小である光吸収層9、
n側クラッド層2の一部、活性層3、p側クラッド層4
の一部、電流狭窄層5、p側クラッド層4の一部を順に
積層形成する。
(2) By applying the MOVPE method, a part of the n-side cladding layer 2, a light absorbing layer 8 having a large light absorption and a light absorbing layer having a small light absorption are formed on the substrate 1. 9,
Part of n-side cladding layer 2, active layer 3, p-side cladding layer 4
, A current constriction layer 5 and a part of the p-side cladding layer 4 are sequentially laminated.

【0061】光吸収層8及び9は、図から明らかなよう
に、n側クラッド層2を形成する途中に介在させるもの
であり、n型不純物であるSi及びSeを同時ドーピン
グすることで自然発生的に作り分けることができ、ま
た、それ等は活性層3から0.2〔μm〕離れて形成さ
れている。
As is apparent from the figure, the light absorbing layers 8 and 9 are interposed in the course of forming the n-side cladding layer 2, and are naturally generated by simultaneously doping n-type impurities, Si and Se. They are formed at a distance of 0.2 [μm] from the active layer 3.

【0062】光吸収層8並びに9の材料組成は、前記し
た通り、 (Al0.7 Ga0.3 0.5 In0.5 P であり、成長時には、Alのソース・ガスとして、トリ
メチルアルミニウム(TMAl:Al(CH3 3
を、Gaのソース・ガスとして、トリエチルガリウム
(TEGa:Ga(C2 5 3 )を、Inのソース・
ガスとして、トリメチルインジウム(TMIn:In
(CH3 3 )を、Pのソース・ガスとしてホスフィン
(PH3 )をそれぞれ用い、五族/三族比は110、成
長速度は2・2〔μm/時〕とし、また、n型不純物で
あるSi及びSeのソース・ガスとしては、ジシラン
(Si2 6 )及びセレン化水素(H2 Se)を用い、
Si2 6 及びH2 Seの流量は、各不純物を単独でド
ーピングした場合、(411)A面上で1×1018〔cm
-3〕となるように調節した。
As described above, the material composition of the light absorbing layers 8 and 9 is (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P, and at the time of growth, trimethyl aluminum (TMAl: Al (CH 3 3 )
As a source gas of Ga, triethylgallium (TEGa: Ga (C 2 H 5 ) 3 ) as a source gas of In,
As a gas, trimethylindium (TMIn: In)
(CH 3 ) 3 ), phosphine (PH 3 ) was used as the source gas of P, the V / III ratio was 110, the growth rate was 2.2 [μm / hour], and the n-type impurity was Disilane (Si 2 H 6 ) and hydrogen selenide (H 2 Se) were used as source gases for Si and Se.
The flow rate of Si 2 H 6 and H 2 Se is 1 × 10 18 [cm] on the (411) A surface when each impurity is doped alone.
-3 ].

【0063】前記のような条件で成長した光吸収層のう
ち、(411)A面に在る光吸収層9のn型キャリヤ密
度は2×1018〔cm-3〕(Si:1×1018〔cm-3〕、
Se:1×1018〔cm-3〕)であり、また、(100)
面に在る光吸収層8のn型キャリヤ密度は5×10
18〔cm-3〕(Si:1×1018〔cm-3〕、Se:4×1
18〔cm-3〕)である。
Among the light absorbing layers grown under the above conditions, the n-type carrier density of the light absorbing layer 9 on the (411) A plane is 2 × 10 18 [cm −3 ] (Si: 1 × 10 18 (cm- 3 ),
Se: 1 × 10 18 [cm −3 ]) and (100)
The n-type carrier density of the light absorbing layer 8 on the surface is 5 × 10
18 [cm -3 ] (Si: 1 × 10 18 [cm -3 ], Se: 4 × 1
0 18 [cm -3 ]).

【0064】(3)p側電極6を形成するには、抵抗加
熱蒸着法を適用することに依り、表面側に厚さが100
〔Å〕/100〔Å〕/1000〔Å〕のAu/Zn/
Au膜を形成し、N2 雰囲気中で温度450〔℃〕、時
間5〔分〕の合金化熱処理を行なって低抵抗層とし、次
に、電子ビーム蒸着法を適用することに依り、厚さが1
000〔Å〕/3000〔Å〕のTi/Pt膜を形成
し、更に、抵抗加熱蒸着法を適用することに依り、厚さ
が5000〔Å〕のAu膜を形成して完成させる。
(3) In order to form the p-side electrode 6, a thickness of 100 mm is formed on the surface side by applying a resistance heating evaporation method.
Au / Zn / [Å] / 100 [Å] / 1000 [Å]
An Au film is formed, and an alloying heat treatment is performed in an N 2 atmosphere at a temperature of 450 ° C. for a time of 5 minutes to form a low-resistance layer, and then the thickness is determined by applying an electron beam evaporation method. Is 1
A Ti / Pt film of 2,000 [Å] / 3000 [Å] is formed, and an Au film having a thickness of 5000 [Å] is formed and completed by applying a resistance heating evaporation method.

【0065】n側電極7を形成するには、抵抗加熱蒸着
法を適用することに依り、裏面側に厚さが500〔Å〕
/100〔Å〕/3000〔Å〕のAu/Ge/Au膜
を形成し、N2 雰囲気中で温度400〔℃〕、時間5
〔分〕の合金化熱処理を行なって低抵抗層とし、次に、
抵抗加熱蒸着法を適用することに依り、厚さが5000
〔Å〕のAu膜を形成して完成させる。
In order to form the n-side electrode 7, a thickness of 500 [Å] is applied to the back side by applying a resistance heating evaporation method.
/ 100 [Å] / 3000 [Å] to form an Au / Ge / Au film, and a temperature of 400 [° C.] in an N 2 atmosphere for 5 hours.
[Minute] alloying heat treatment to obtain a low resistance layer,
By applying the resistance heating evaporation method, the thickness is 5000
[Å] The Au film is formed and completed.

【0066】半導体レーザをアップ・サイド・ダウン、
即ち、p側電極6を下にしてヒート・シンクに取り付け
る構成を採る場合、半導体が半田の影響を受けることが
ないように、表面にSiO2 からなる絶縁膜を設けると
良い。
Up, down, down
That is, when a configuration is adopted in which the semiconductor device is attached to the heat sink with the p-side electrode 6 facing down, an insulating film made of SiO 2 may be provided on the surface so that the semiconductor is not affected by the solder.

【0067】その場合には、例えば、CVD法を適用す
ることに依り、表面に厚さ例えば3000〔Å〕のSi
2 膜を形成し、リソグラフィ技術を適用することに依
り、ストライプの発光領域に対応する例えば幅30〔μ
m〕のストライプをなす開口を形成し、エッチング・マ
スクとして用いたレジスト膜を残したまま、前記と同様
にしてAu/Zn/Au膜を形成してからリフト・オフ
法を適用してパターニングし、同じく、合金化熱処理に
依る低抵抗層の形成、その後、全面に亙り、Ti/Pt
膜の形成、及び、Au膜の形成を行なえば良い。
In this case, for example, by applying a CVD method, the surface is made of, for example, 3000 [Å] Si.
By forming an O 2 film and applying a lithography technique, for example, a width of 30 μm corresponding to the light emitting region of the stripe is obtained.
m], an Au / Zn / Au film is formed in the same manner as above while leaving the resist film used as an etching mask, and then patterned by a lift-off method. Similarly, formation of a low resistance layer by alloying heat treatment, and thereafter, Ti / Pt
The formation of the film and the formation of the Au film may be performed.

【0068】図2は本発明に於ける実施の形態2を説明
する為の斜面発光型半導体レーザを表す要部切断正面図
であり、図1に於いて用いた記号と同記号は同部分を表
すか或いは同じ意味を持つものとする。
FIG. 2 is a fragmentary front view showing an oblique emission type semiconductor laser for explaining Embodiment 2 of the present invention. The same symbols as those used in FIG. 1 denote the same parts. Shall represent or have the same meaning.

【0069】図に於いて、10は光吸収量が大である光
吸収層、11は光吸収量が小である光吸収層をそれぞれ
示している。
In the drawing, reference numeral 10 denotes a light absorption layer having a large light absorption amount, and reference numeral 11 denotes a light absorption layer having a small light absorption amount.

【0070】図から明らかなように、光吸収層10及び
11はn側クラッド層2内に介在させた構成になってい
る。
As is apparent from the figure, the light absorption layers 10 and 11 have a structure interposed in the n-side cladding layer 2.

【0071】実施の形態2の半導体レーザに於ける光吸
収層10及び11に関する主要なデータを例示すると次
の通りである。
The main data relating to the light absorbing layers 10 and 11 in the semiconductor laser according to the second embodiment is exemplified as follows.

【0072】(1) (100)面上に在って光吸収量
が大である光吸収層10について 材料:n−(Al0.4 Ga0.6 0.5 In0.5 P 不純物:Si及びS同時ドーピング 不純物濃度:9×1018〔cm-3〕 厚さ:0.2〔μm〕
(1) Regarding the light absorption layer 10 on the (100) plane and having a large light absorption amount Material: n- (Al 0.4 Ga 0.6 ) 0.5 In 0.5 P Impurity: Simultaneous doping of Si and S Impurity concentration : 9 × 10 18 [cm -3 ] Thickness: 0.2 [μm]

【0073】(2) (411)A面上に在って光吸収
量が小である光吸収層11について 材料:n−(Al0.4 Ga0.6 0.5 In0.5 P 不純物:Si及びS同時ドーピング 不純物濃度:2×1018〔cm-3〕 厚さ:0.2〔μm〕
(2) (411) The light absorption layer 11 having a small light absorption amount on the A plane Material: n- (Al 0.4 Ga 0.6 ) 0.5 In 0.5 P Impurity: Simultaneous doping of Si and S Concentration: 2 × 10 18 [cm -3 ] Thickness: 0.2 [μm]

【0074】次に、実施の形態2の半導体レーザに於け
る光吸収層10及び11の成長について説明する。
Next, the growth of the light absorbing layers 10 and 11 in the semiconductor laser according to the second embodiment will be described.

【0075】光吸収層10と11は、図から明らかなよ
うに、n側クラッド層2を形成する途中に介在させるも
のであり、n型不純物であるSiとSを同時ドーピング
することで自然発生的に作り分けることができ、また、
それ等は活性層3から0.2〔μm〕離れて形成されて
いる。
As is apparent from the figure, the light absorbing layers 10 and 11 are interposed in the course of forming the n-side cladding layer 2 and are naturally generated by co-doping n-type impurities, Si and S. Can be made separately,
They are formed at a distance of 0.2 [μm] from the active layer 3.

【0076】光吸収層10並びに11の材料組成は、前
記した通り、 (Al0.4 Ga0.6 0.5 In0.5 P であり、成長時のn型不純物であるSi及びSのソース
・ガスとしては、Si26 及び硫化水素(H2 S)を
用い、Si2 6 及びH2 Sの流量は、各不純物を単独
でドーピングした場合、(411)A面上で1×1018
〔cm-3〕となるように調節した。
As described above, the material composition of the light absorbing layers 10 and 11 is (Al 0.4 Ga 0.6 ) 0.5 In 0.5 P, and the source gas of Si and S, which are n-type impurities during growth, is Si. Using 2 H 6 and hydrogen sulfide (H 2 S), the flow rate of Si 2 H 6 and H 2 S is 1 × 10 18 on the (411) A surface when each impurity is doped alone.
[Cm -3 ] was adjusted.

【0077】前記のような条件で成長させた光吸収層の
うち、(411)A面に在る光吸収層11のn型キャリ
ヤ密度は2×1018〔cm-3〕(Si:1×1018〔c
m-3〕、S:1×1018〔cm-3〕)であり、また、(1
00)面に在る光吸収層10のn型キャリヤ密度は9×
1018〔cm-3〕(Si:1×1018〔cm-3〕、S:8×
1018〔cm-3〕)である。
Of the light absorbing layers grown under the above conditions, the n-type carrier density of the light absorbing layer 11 on the (411) A plane is 2 × 10 18 [cm -3 ] (Si: 1 × 10 18 [c
m −3 ], S: 1 × 10 18 [cm −3 ]), and (1
00) plane, the n-type carrier density of the light absorbing layer 10 is 9 ×
10 18 [cm -3 ] (Si: 1 × 10 18 [cm -3 ], S: 8 ×
10 18 [cm -3 ]).

【0078】一般に、同じ波長の光を結晶が吸収する場
合、結晶のエネルギ・バンド・ギャップが小さいと光吸
収効率は高くなるから、実施の形態2に見られるよう
に、光吸収層のエネルギ・バンド・ギャップがクラッド
層のエネルギ・バンド・ギャップに比較して小さいと光
吸収量の絶対量が増加する為、光吸収層の構造、即ち、
層厚、ドーピング量、斜面部と平面部との光吸収量の比
などの設計に於いて、その自由度は大きくなる。
In general, when light having the same wavelength is absorbed by a crystal, the light absorption efficiency increases when the energy band gap of the crystal is small. Therefore, as shown in the second embodiment, the energy absorption of the light absorption layer is reduced. If the band gap is smaller than the energy band gap of the cladding layer, the absolute amount of light absorption increases, so the structure of the light absorption layer, that is,
The degree of freedom in designing the layer thickness, the doping amount, and the ratio of the amount of light absorption between the slope portion and the flat portion increases.

【0079】図3は本発明に於ける実施の形態3を説明
する為の斜面発光型半導体レーザを表す要部切断正面図
であり、図1及び図2に於いて用いた記号と同記号は同
部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
FIG. 3 is a cutaway front view showing an oblique emission type semiconductor laser for explaining a third embodiment of the present invention. The same symbols as those used in FIGS. It shall represent the same part or have the same meaning.

【0080】図に於いて、12は半絶縁性で光吸収量が
大である光吸収層、13は光吸収量が小である光吸収層
をそれぞれ示している。
In the figure, reference numeral 12 denotes a light absorbing layer which is semi-insulating and has a large amount of light absorption, and 13 denotes a light absorbing layer which has a small amount of light absorption.

【0081】図から明らかなように、光吸収層12及び
13はp側クラッド層4内に介在させた構成になってい
る。
As is apparent from the figure, the light absorbing layers 12 and 13 have a structure interposed in the p-side cladding layer 4.

【0082】実施の形態3の半導体レーザに於ける半絶
縁性光吸収層12及び光吸収層13に関する主要なデー
タを例示すると次の通りである。
The main data concerning the semi-insulating light absorbing layer 12 and the light absorbing layer 13 in the semiconductor laser of the third embodiment is as follows.

【0083】(1) (100)面上に在って半絶縁性
で光吸収量が大である光吸収層12について 材料:半絶縁性(Al0.7 Ga0.3 0.5 In0.5 P 不純物:Zn及び深い準位の起源であるOを同時ドーピ
ング 不純物濃度:1.4×1017〔cm-3〕 深い準位密度:2×1017〔cm-3〕 厚さ:0.3〔μm〕
(1) The light absorbing layer 12 on the (100) plane which is semi-insulating and has a large amount of light absorption Material: Semi-insulating (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P Impurities: Zn and Simultaneous doping of O which is the origin of deep level Impurity concentration: 1.4 × 10 17 [cm -3 ] Deep level density: 2 × 10 17 [cm -3 ] Thickness: 0.3 [μm]

【0084】(2) (411)A面上に在って光吸収
量が小である光吸収層13について 材料:p−(Al0.7 Ga0.3 0.5 In0.5 P 不純物:Zn及び深い準位の起源であるOを同時ドーピ
ング 不純物濃度:1×1018〔cm-3〕 厚さ:0.3〔μm〕
(2) (411) Light Absorbing Layer 13 with Small Light Absorption on A-Plane Material: p- (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P Impurity: Zn and deep level Co-doping with O as the origin Impurity concentration: 1 × 10 18 [cm -3 ] Thickness: 0.3 [μm]

【0085】次に、実施の形態3の半導体レーザに於け
る光吸収層12及び13の成長について説明する。
Next, the growth of the light absorbing layers 12 and 13 in the semiconductor laser according to the third embodiment will be described.

【0086】光吸収層12と13は、図から明らかなよ
うに、p側クラッド層4を形成する途中に介在させるも
のであり、不純物としてZnとOを同時ドーピングする
ことで自然発生的に作り分けることができ、また、それ
等は活性層3から0.2〔μm〕離れて形成され、層厚
は前記した通り0.3〔μm〕である。
As is apparent from the figure, the light absorbing layers 12 and 13 are interposed in the course of forming the p-side cladding layer 4, and are spontaneously formed by simultaneously doping Zn and O as impurities. They are formed at a distance of 0.2 μm from the active layer 3 and have a layer thickness of 0.3 μm as described above.

【0087】Znは(411)A面で取り込まれ率が大
きく、また、Oは(100)面で取り込まれ率が大き
く、従って、(411)A面ではp型層、(100)面
では半絶縁性層を同時に成長することができ、従って、
半絶縁性光吸収層12は電流をブロックする電流狭窄の
機能と、光を吸収して横モードを閉じ込める機能を併せ
もつものである。
Zn has a high incorporation rate in the (411) A plane, and O has a high incorporation rate in the (100) plane. Therefore, the p-type layer is in the (411) A plane, and the half is in the (100) plane. Insulating layers can be grown simultaneously, thus:
The semi-insulating light-absorbing layer 12 has both a function of blocking current and a function of absorbing light to confine the transverse mode.

【0088】光吸収層12並びに13の材料組成は、前
記した通り、 (Al0.7 Ga0.3 0.5 In0.5 P であり、成長時のp型不純物であるZnのソース・ガス
としては、(CH3 2Znを用い、また、深い準位の
起源となるOのソース・ガスとしては、O2 を用い、
(CH3 2 Znの流量は、Znを単独でドーピングし
た場合に(411)A面上で1×1018〔cm-3〕となる
ように、そして、O2 の流量は、Oを単独でドーピング
した場合に(100)面で2×1019〔cm-3〕となるよ
うにそれぞれ調節した。
As described above, the material composition of the light absorbing layers 12 and 13 is (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P, and the source gas of Zn which is a p-type impurity during growth is (CH 3 ) 2 Zn is used, and O 2 is used as a source gas of O which is a source of a deep level.
The flow rate of (CH 3 ) 2 Zn is 1 × 10 18 [cm −3 ] on the (411) A plane when Zn is doped alone, and the flow rate of O 2 is O alone. When the doping was performed, the respective values were adjusted so as to be 2 × 10 19 [cm −3 ] on the (100) plane.

【0089】前記のような条件で成長した光吸収層で、
(411)A面に在る光吸収層13に於けるp型キャリ
ヤ密度が1×1018〔cm-3〕(Zn:1×1018〔c
m-3〕、O:2×1017〔cm-3〕、Oを起源とする深い
準位密度:1×1015〔cm-3〕)であり、(100)面
に在る光吸収層12に於けるp型キャリヤ密度が1.4
×1017〔cm-3〕となるが、深い準位密度が2×1017
〔cm-3〕となる為、キャリヤが深い準位に捕獲され半絶
縁性になる(Zn:1×1017〔cm-3〕、O:2×10
19〔cm-3〕)。
In the light absorbing layer grown under the above conditions,
(411) The p-type carrier density in the light absorbing layer 13 on the A-plane is 1 × 10 18 [cm −3 ] (Zn: 1 × 10 18 [c
m −3 ], O: 2 × 10 17 [cm −3 ], deep level density originating from O: 1 × 10 15 [cm −3 ]), and the light absorbing layer on the (100) plane 12 has a p-type carrier density of 1.4.
× 10 17 [cm −3 ], but the deep level density is 2 × 10 17
[Cm -3 ], the carrier is trapped at a deep level and becomes semi-insulating (Zn: 1 × 10 17 [cm -3 ], O: 2 × 10 3 )
19 [cm -3 ]).

【0090】図4は本発明に於ける実施の形態4を説明
する為の斜面発光型半導体レーザを表す要部切断正面図
であり、図1及び図2に於いて用いた記号と同記号は同
部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
FIG. 4 is a fragmentary front view showing an oblique emission type semiconductor laser for explaining Embodiment 4 of the present invention. The same symbols as those used in FIGS. 1 and 2 are used. It shall represent the same part or have the same meaning.

【0091】図に於いて、20は光吸収量が大である光
吸収層、21は光吸収量が小である光吸収層をそれぞれ
示している。
In the figure, reference numeral 20 denotes a light absorption layer having a large light absorption amount, and reference numeral 21 denotes a light absorption layer having a small light absorption amount.

【0092】図から明らかなように、光吸収層20及び
21はn側クラッド層2の表面に形成され、そして、そ
の上には活性層3が積層形成されているから、光吸収層
20及び21と活性層3とは直に接した構成になってい
る。
As is clear from the figure, the light absorbing layers 20 and 21 are formed on the surface of the n-side cladding layer 2 and the active layer 3 is formed thereon. 21 and the active layer 3 are in direct contact.

【0093】実施の形態4の半導体レーザに於ける光吸
収層20及び21に関する主要なデータを例示すると次
の通りである。
The main data relating to the light absorbing layers 20 and 21 in the semiconductor laser of the fourth embodiment is as follows.

【0094】(1) (100)面上に在って光吸収量
が大である光吸収層20について 材料:n−(Al0.7 Ga0.3 0.5 In0.5 P 不純物:Si及びTe同時ドーピング 不純物濃度:1.1×1019〔cm-3〕 厚さ:0.1〔μm〕
(1) The light absorbing layer 20 on the (100) plane and having a large light absorption amount Material: n- (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P Impurity: Simultaneous doping of Si and Te Impurity concentration : 1.1 × 10 19 [cm -3 ] Thickness: 0.1 [μm]

【0095】(2) (411)A面上に在って光吸収
量が小である光吸収層21について 材料:n−(Al0.7 Ga0.3 0.5 In0.5 P 不純物:Si及びTe同時ドーピング 不純物濃度:2×1018〔cm-3〕 厚さ:0.1〔μm〕
(2) (411) Regarding the light absorbing layer 21 having a small light absorption amount on the A plane Material: n- (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P Impurity: Simultaneous doping of Si and Te Concentration: 2 × 10 18 [cm -3 ] Thickness: 0.1 [μm]

【0096】次に、実施の形態4の半導体レーザに於け
る光吸収層20及び21の形成について説明する。
Next, the formation of the light absorbing layers 20 and 21 in the semiconductor laser of the fourth embodiment will be described.

【0097】光吸収層20と21は、図から明らかなよ
うに、活性層2に接するn側クラッド層2の表面にn型
不純物であるSi及びTeを同時ドーピングすることで
自然発生的に作り分けることができる。
As is apparent from the figure, the light absorbing layers 20 and 21 are spontaneously formed by simultaneously doping the surface of the n-side cladding layer 2 in contact with the active layer 2 with Si and Te as n-type impurities. Can be divided.

【0098】光吸収層20及び21の材料組成は、前記
した通り、 (Al0.7 Ga0.3 0.5 In0.5 P であり、成長時のn型不純物であるSiとTeのソース
・ガスとしては、Si26 とH2 Teを用い、その際
に於けるSi2 6 及びH2 Teの流量は、各不純物を
単独でドーピングした場合に(411)A面上で1×1
18〔cm-3〕となるように調節した。
As described above, the material composition of the light absorbing layers 20 and 21 is (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P, and the source gas of Si and Te, which are n-type impurities during growth, is Si. 2 H 6 and H 2 Te were used, and the flow rates of Si 2 H 6 and H 2 Te were 1 × 1 on the (411) A surface when each impurity was doped alone.
It was adjusted to be 0 18 [cm -3 ].

【0099】前記条件に依って成長させた光吸収層のう
ち、(411)A面に在る光吸収層21のn型キャリヤ
密度は2×1018〔cm-3〕(Si:1×1018〔c
m-3〕、Te:1×1018〔cm-3〕)であり、また、
(100)面に在る光吸収層20のn型キャリヤ密度は
1.1×1019〔cm-3〕(Si:1×1018〔cm-3〕、
Te:1×1019〔cm-3〕)である。
Among the light absorbing layers grown under the above conditions, the n-type carrier density of the light absorbing layer 21 on the (411) A plane is 2 × 10 18 [cm −3 ] (Si: 1 × 10 18 (c
m −3 ], Te: 1 × 10 18 [cm −3 ]), and
The n-type carrier density of the light absorbing layer 20 on the (100) plane is 1.1 × 10 19 [cm −3 ] (Si: 1 × 10 18 [cm −3 ]).
Te: 1 × 10 19 [cm −3 ]).

【0100】実施の形態4として説明した構成では、光
の分布が大きい活性層3に接して光吸収層20及び21
が存在していることから、光の吸収を更に効果的に利用
することができる。
In the structure described as the fourth embodiment, the light absorbing layers 20 and 21 are in contact with the active layer 3 having a large light distribution.
Exists, the light absorption can be more effectively utilized.

【0101】[0101]

【発明の効果】本発明に依る半導体レーザ装置及びその
製造方法に於いては、層数が複数に分割されたn側クラ
ッド層内或いはp側クラッド層内に介在して主面領域並
びに主面と異なる面方位をもつと共に主面と異なる不純
物取り込み率をもつ斜面領域からなる光吸収層或いは電
流狭窄を兼ねる光吸収層が形成される。
In the semiconductor laser device and the method of manufacturing the same according to the present invention, the main surface region and the main surface are interposed in the n-side cladding layer or the p-side cladding layer having a plurality of divided layers. Thus, a light absorbing layer formed of a slope region having a different plane orientation and a different impurity incorporation rate from the main surface or a light absorbing layer also serving as current confinement is formed.

【0102】前記構成を採ることに依り、活性層の発光
部近傍に比較して発光部両脇に於ける光の吸収が大きく
なる構造をMOVPE法の1回成長で歩留り良く安定に
作製することができ、屈折率導波に依る横モード閉じ込
め効果に利得導波に依る横モード閉じ込め効果を付加す
ることが可能であるから、横モードの制御性は大きく向
上し、半導体レーザの高温高出力化に有効であって、し
かも、活性層の発光部に対するキャリヤの注入が妨げら
れることは皆無である。
By adopting the above structure, a structure in which light absorption at both sides of the light emitting portion is larger than that near the light emitting portion of the active layer can be stably manufactured with a high yield by the MOVPE method once. It is possible to add the transverse mode confinement effect due to the gain guide to the transverse mode confinement effect due to the refractive index guide, so that the controllability of the transverse mode is greatly improved, and the semiconductor laser has a high temperature and high output. In addition, the injection of carriers into the light emitting portion of the active layer is not hindered.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に於ける実施の形態1を説明する為の斜
面発光型半導体レーザを表す要部切断正面図である。
FIG. 1 is a fragmentary front view showing a slope emission type semiconductor laser for explaining a first embodiment of the present invention;

【図2】本発明に於ける実施の形態2を説明する為の斜
面発光型半導体レーザを表す要部切断正面図である。
FIG. 2 is a fragmentary front view showing a slope emission type semiconductor laser for explaining a second embodiment of the present invention;

【図3】本発明に於ける実施の形態3を説明する為の斜
面発光型半導体レーザを表す要部切断正面図である。
FIG. 3 is a fragmentary front view showing a slope emitting semiconductor laser for describing a third embodiment of the present invention;

【図4】本発明に於ける実施の形態4を説明する為の斜
面発光型半導体レーザを表す要部切断正面図である。
FIG. 4 is a fragmentary front view showing a slope emitting semiconductor laser for explaining a fourth embodiment of the present invention;

【図5】屈折率の分布及び吸収係数の分布に起因する光
の閉じ込めについて説明する為の線図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining light confinement caused by a distribution of a refractive index and a distribution of an absorption coefficient.

【図6】0.6〔μm〕帯に発振波長をもつ代表的な埋
め込みリッジ型半導体レーザを表す要部切断正面図であ
る。
FIG. 6 is a fragmentary front view showing a typical buried ridge type semiconductor laser having an oscillation wavelength in the 0.6 [μm] band.

【図7】本出願人に於けるグループが開発した斜面発光
型半導体レーザを表す要部切断正面図である。
FIG. 7 is a fragmentary front view showing a slope emitting semiconductor laser developed by the group of the present applicant.

【図8】本出願人に於けるグループが開発した斜面発光
型半導体レーザを表す要部切断正面図である。
FIG. 8 is a fragmentary front view showing a slope emission type semiconductor laser developed by the group of the present applicant.

【図9】半導体に於ける光吸収係数がキャリヤ密度及び
深い準位密度に依存することを説明する為の線図であ
る。
FIG. 9 is a diagram for explaining that a light absorption coefficient in a semiconductor depends on a carrier density and a deep level density.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 n側クラッド層 3 活性層 4 p側クラッド層 5 電流狭窄層 6 p側電極 7 n側電極 8 光吸収量が大である光吸収層 9 光吸収量が小である光吸収層 10 光吸収量が大である光吸収層 11 光吸収量が小である光吸収層 12 半絶縁性で光吸収量が大である光吸収層 13 光吸収量が小である光吸収層 Reference Signs List 1 substrate 2 n-side cladding layer 3 active layer 4 p-side cladding layer 5 current confinement layer 6 p-side electrode 7 n-side electrode 8 light absorption layer with large light absorption 9 light absorption layer with small light absorption 10 Light absorption layer with large light absorption amount 11 Light absorption layer with small light absorption amount 12 Light absorption layer with semi-insulating and large light absorption amount 13 Light absorption layer with small light absorption amount

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】層数が複数に分割されたn側クラッド層内
に介在して主面領域並びに主面と異なる面方位をもつと
共に主面と異なる不純物取り込み率をもつ斜面領域から
なる光吸収層を含んでなることを特徴とする半導体レー
ザ装置。
1. A light absorption comprising a main surface region and a slope region having a different plane orientation from the main surface and having a different impurity uptake rate from the main surface, interposed in an n-side cladding layer having a plurality of divided layers. A semiconductor laser device comprising a layer.
【請求項2】活性層及びクラッド層がAlGaInAs
P系材料で構成されてなることを特徴とする請求項1記
載の半導体レーザ装置。
2. The method according to claim 1, wherein the active layer and the cladding layer are made of AlGaInAs.
2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser device is made of a P-based material.
【請求項3】光吸収層に複数種類のn型不純物がドーピ
ングされ且つn型不純物のうちの少なくとも一種類は取
り込まれ率が半導体の面方位に依存することなく均一に
ドーピングされる不純物であると共に他の不純物は取り
込まれ率が半導体の面方位に依存して不均一にドーピン
グされる不純物であることを特徴とする請求項1或いは
2記載の半導体レーザ装置。
3. The light-absorbing layer is doped with a plurality of types of n-type impurities, and at least one of the n-type impurities is an impurity which is taken in uniformly without depending on the plane orientation of the semiconductor. 3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the other impurity is an impurity which is taken in non-uniformly depending on the plane orientation of the semiconductor.
【請求項4】光吸収層にn型不純物としてSiが又深い
準位の起源となるOが共にドーピングされてなることを
特徴とする請求項2記載の半導体レーザ装置。
4. The semiconductor laser device according to claim 2, wherein the light absorption layer is doped with Si as an n-type impurity and O which is a source of a deep level.
【請求項5】均一にドーピングされる不純物がSiであ
り且つ不均一にドーピングされる不純物がSeであるこ
とを特徴とする請求項3記載の半導体レーザ装置。
5. The semiconductor laser device according to claim 3, wherein the impurity that is uniformly doped is Si, and the impurity that is non-uniformly doped is Se.
【請求項6】均一にドーピングされる不純物がSiであ
り且つ不均一にドーピングされる不純物がSであること
を特徴とする請求項3記載の半導体レーザ装置。
6. The semiconductor laser device according to claim 3, wherein the impurity that is uniformly doped is Si, and the impurity that is non-uniformly doped is S.
【請求項7】均一にドーピングされる不純物がSiであ
り且つ不均一にドーピングされる不純物がTeであるこ
とを特徴とする請求項3記載の半導体レーザ装置。
7. The semiconductor laser device according to claim 3, wherein the impurity which is uniformly doped is Si, and the impurity which is non-uniformly doped is Te.
【請求項8】層数が複数に分割されたp側クラッド層内
に介在して主面領域並びに主面と異なる面方位をもつと
共に主面と異なる不純物取り込み率をもつ斜面領域から
なる電流狭窄を兼ねる光吸収層を含んでなることを特徴
とする半導体レーザ装置。
8. A current confinement comprising a main surface region and a slope region having a different plane orientation from the main surface and an impurity incorporation rate different from the main surface interposed in a p-side cladding layer divided into a plurality of layers. A semiconductor laser device comprising a light absorbing layer also serving as a light emitting device.
【請求項9】活性層及びクラッド層がAlGaInAs
P系材料で構成されてなることを特徴とする請求項8記
載の半導体レーザ装置。
9. The method according to claim 1, wherein the active layer and the cladding layer are made of AlGaInAs.
9. The semiconductor laser device according to claim 8, comprising a P-based material.
【請求項10】光吸収層にp型不純物としてZnが又深
い準位の起源となるOが共にドーピングされてなること
を特徴とする請求項9記載の半導体レーザ装置。
10. The semiconductor laser device according to claim 9, wherein the light absorbing layer is doped with Zn as a p-type impurity and O which is a source of a deep level.
【請求項11】半導体基板に主面と異なる面方位をもつ
斜面を表出させる為の溝を形成する工程と、 該主面及び斜面をもつ半導体基板上にn側クラッド層の
一部を積層形成してから主面領域並びに主面と異なる面
方位をもつと共に主面と異なる不純物取り込み率をもつ
斜面領域からなる光吸収層を形成して引き続き残りのn
側クラッド層及び必要な半導体層を積層形成する工程と
が含まれてなることを特徴とする半導体レーザ装置の製
造方法。
11. A step of forming a groove for exposing a slope having a plane orientation different from that of a main surface on a semiconductor substrate, and laminating a part of an n-side cladding layer on the semiconductor substrate having the main surface and the slope. After the formation, a light absorbing layer composed of a main surface region and a slope region having a different plane orientation from the main surface and having a different impurity uptake rate from the main surface is formed, and the remaining n is continuously formed.
Forming a side-cladding layer and a necessary semiconductor layer in a laminated manner.
【請求項12】半導体基板に主面と異なる面方位をもつ
斜面を表出させる為の溝を形成する工程と、 該主面及び斜面をもつ半導体基板上にp側クラッド層の
一部を積層形成してから主面領域並びに主面と異なる面
方位をもつと共に主面と異なる不純物取り込み率をもつ
斜面領域からなる電流狭窄を兼ねる光吸収層を形成して
引き続き残りのp側クラッド層及び必要な半導体層を積
層形成する工程とが含まれてなることを特徴とする半導
体レーザ装置の製造方法。
12. A step of forming a groove for exposing a slope having a plane orientation different from that of a main surface on a semiconductor substrate, and laminating a part of a p-side cladding layer on the semiconductor substrate having the main surface and the slope. After the formation, a light absorbing layer also serving as a current confinement is formed by forming a main surface region and a slope region having a different plane orientation from the main surface and having a different impurity uptake rate from the main surface. And a step of laminating and forming various semiconductor layers.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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